Физика маърузалари

Саволлар:

1. 
   Гармоник тебранма ҳаракат деб қандай ҳаракатга айтилади?
   
2. 
   Гармоник тебранма ҳаракатга тааллуқли асосий физик катталикларни тушунтиринг.
   
3. 
   Математик маятникнинг тебраниш даври ифодасини келтириб чиқаринг.
   
4. 
   Математик ва физик маятникларнинг ўхшаш ва фарқли томонларини айтиб беринг.
   
5. 
   Тебранма ҳаракат қилаётган жисмнинг энергияси қандай катталикларга боғлиқ?
   

19-маъруза
Акустика
Маъруза режаси:
Товушнинг табиати. Қаттиқ жисм, суюқлик ва газларда тувушнинг тарқалиши. Товуш тезлигини ўлчаш. Товушнинг интенсивлиги. Акустик резонанс. Акустикада Допплер эффекти. Ультра - ва инфратовуш.

Тавсия этилаётган адабиётлар:

1. 
   Стрелков С.П. Механика. Т., «Ўқитувчи», 1977, 515-522 б.
   
2. 
   Дж. Орир. Физика, - М, Мир, 1981, 181-183 б.
   
3. 
   Е.М.Гершензон, Н.Н. Малов. Курс общей физики. Механика. М., "Просвешение" 1987 г. 224-234.
   

Маъруза матни
Агар ҳавода тарқалаётган эластик тўлқинларнинг частотаси тахминан 20 дан 20000 Гц оралиғида бўлса, у ҳолда улар инсон қулоғида товуш сезгисини уйғотади. Шунинг учун частотаси ана шу кўрсатилган чегарада ётган исталган муҳитдаги эластик тўлқинлар товуш тўлқинлари ёки тўғридан-тўғри товуш деб аталади. Частотаси 20 Гц дан кичик бўлган эластик тўлқинлар инфратовуш деб аталади; частотаси 20000 Гц дан катта бўлган тўлқинлар ультратовуш дейилади. Инфра- ва ультратовушларни инсон қулоғи эшитмайди.
Газ ва суюқликлардаги товуш тўлқини фақат бўйлама тўлқин бўлиши мумкин ва галма-гал келувчи сиқилиш ва сийракланишлардан иборат бўлади. Қаттиқ жисмларда тарқалаётган тўлқинлар ҳам бўйлама, ҳам кўндаланг бўлиши мумкин.
Одамлар қабул қилган товушларни уларнинг юксаклиги, тембри ва қаттиқлигига қараб бир-биридан фарқ қилади. Берилган товушда иштирок этувчи тебранишлар частоталари тўплами товушнинг акустик спектри деб аталади. Товушнинг газдаги тезлиги қуйидаги формула ёрдамида топилади:
, (1)
Бунда товушнинг газдаги тезлиги температурага ва газни ҳарактерловчи нисбатга ҳамда унинг моляр массаси - катталикларнинг қийматига боғлиқ бўлади. Товушнинг газдаги тезлиги босимга боғлиқ эмас.
Уй температураси (тахминан 290⁰К абсолют температура) учун товушнинг ҳаводаги тезлигини тақрибан топайлик. Ҳаво учун г/моль. Бу қийматларни (1.) формулага қўяйлик.
.
Товушнинг ҳаводаги бу ҳисоблаб топилган қиймати тажриба йўли билан топилган қийматга яқин.
Товуш дисперсияга эга эмаслиги, яъни унинг тезлиги частотага қараб ўзгармаслиги диққатга сазовор фактдир. Борди-ю, ана шундай боғланиш мавжуд бўлганда нутқ яратиш мумкин бўлмаган бўлар эди. Шу билан бирга куй эшитиб роҳатланиш имкониятидан ҳам маҳрум бўлар эдик.
Товуш т¢лқинларининг интенсивлиги деб, т¢лқин ўзи билан олиб юрган энергия оқими зичлигининг ўртача қийматига айтилади. Т¢лқин товуш сезгисини уйғотиш учун эшитиш чегараси деб аталувчи бирор минимал интевсивликка эга бўлиши керак. Эшитиш чегараси ҳаммада ҳар ҳил бўлиб, товушнинг частотасига боғлиқ. Одам қулоғи 1000-4000 Гц орасидаги частотали товушларга жуда сезгир бўлади. Частотанинг бу соҳасида эшитиш чегараси тахминан 10^-9 эрг/см²сек га тенг. Бошқа частоталарда эшитиш чегараси юқорироқ бўлади. Интевсивлик тахминан 10³-10⁴ эрг/см².сек атрофида бўлганда т¢лқин товуш сифатида сезилмай қолади ва қулоқда фақат оғриқ ҳамда босим сезгисини уйғотади. Интесивликнинг ана шундай сезги уйғотадиган қиймати оғриқ сезиш чегараси деб аталади. Оғриқ сезиш чегараси ҳам эшитиш чегараси каби частотага боғлиқ.
Акустик резонанс товуш ҳосил қилиш жараёнида - одамнинг оғиз бўшлиғида юз беради. Агар товуш манбаи (ёки кузатувчи) ҳавога нисбатан ҳаракатланса, қабул қилинаётган товушнинг частотаси манбанинг частотасидан фарқ қилади. Бу ҳодиса Доплер эффекти дейилади. Бу эффект назарий жиҳатдан текширилаётганда шуни таъкидлаш лозимки, барча тезликлар (ҳавонинг, кузатувчининг ва товуш манбаининг тезлиги) ҳавога нисбатан - яъни, товуш тарқалаётган муҳитга нисбатан ҳисобланади.
Кузатувчи товуш манбаидан узоқлашиб борганда қабул қилинаётган тўлқинлар сони камаяди. Частотанинг янги қиймати эса
, (2)
бўлганда, кузатувчи товуш тўлқинини қувиб ўтади ва кузатувчи томонидан қабул қилинган частота қуйидагига тенг бўлади:
(3)
Юқорида таъкидланганидек, частоталари 20000 Гц дан юқори бўлган, яъни қулоқнинг сезгирлиги чегарасидан ташқарида бўлган акустик тебранишлар ультратовуш деб аталади. Бунчалик юқори частотали механикавий тебранишлар одатда пьезоэффект ёки магнитострикция ҳодисалари воситасида юзага келади. Ультратовушнинг тўлқин узунлиги қисқа бўлади. Масалан, частота 350 кГц бўлганда ҳавода ультратовуш тўлқинининг узунлиги 1 мм чамасида, частота 3 МГц бўлганда эса тўлқин узунлиги 0,1 мм чамасида бўлади. Ультратовуш ёрдамида сувдаги кема, айсберг ва турли тўсиқларгача бўлган масофалар аниқланади.
Инфратовушларнинг частотаси 20 Герцдан кам бўлади. Инфратовушнинг ҳаводаги тезлиги шамолнинг тарқалиш тезлиги ва денгиздаги шторм тўлқинлари тезлигидан катта бўлади. Шунинг учун инфратовуш бизга бу ҳодисалар юз беришидан олдинроқ билиш имконини беради. Инфратовуш тўлқинлари ер қимирлаши даврида ҳам юзага келади.


Саволлар:

1. 
   Товуш қандай хосил қилинади?
   
2. 
   Товушлар бир-биридан қандай фарқланади?
   
3. 
   Товуш тўлқинларининг интенсивлиги деб нимага айтилади?
   
4. 
   Акустик резонанс деб нимага айтилади?
   
5. 
   Ультра- ва инфратовуш нима?
   
6. 
   Нима учун товуш дисперсияга эга эмас?